Технические средства автоматизации и управления

метки: Работа, Средство, Автоматизация, Технический, Управление, Курсовой, Эксплуатация, Обмотка

Введение, Трансформаторы, Устройство и принцип действия трансформаторов, Рис.1 Типы пластинчатых магнитопроводов однофазных трансформаторов

а) броневой; б) стержневой; в) тороидальный

Рис.2 Типы ленточных магнитопроводов однофазных трансформаторов

а) броневой; б) стержневой; в) тороидальный

В последнее время для маломощных трансформаторов питания наиболее широкое применение получили ленточные броневые сердечники и ленточные тороидальные сердечники, изготовленные из текстурованных (холоднокатаных) сталей. Эти стали обладают высокой индукцией насыщения и довольно малыми потерями.

При частоте 50 Гц применяют стали Э 310, Э 320, Э 330 толщиной 0.5 и 0.35 мм. При частоте 400 Гц применяют сталь Э 340 толщиной 0.15 мм и сталь Э 350 толщиной 0.08 мм. Значительно реже применяют железо — никелевые сплавы.

Анализ параметров трансформаторов показывает, что наиболее целесообразной конструкцией сердечника является:

— сердечники типа ШЛ – в трансформаторах наименьшей массы на частоте 400 Гц;

— сердечники типа ШЛМ – в трансформаторах наименьшей массы и стоимости на частоте 50 Гц с ограничением по падению напряжения;

— сердечники типа ОЛ – в трансформаторах малой мощности на частоте 50 и 400 Гц.

Эскизы сердечников приведены на рис.3.

Рис.3 Эскизы сердечников ШЛ и ШЛМ

Обмотки трансформаторов выполняют из обмоточных проводов круглого или прямоугольного сечения, изолированных друг от друга кабельной бумагой или хлопчатобумажной изоляцией. Обмотки выполняют в виде многовитковых цилиндрических катушек и располагают на гильзе или на каркасе, изготовляемую из изолирующего материала и помещаемую на стержне сердечника.

В настоящее время для обмоток трансформаторов малой мощности применяются преимущественно высокопрочные медные эмалированные провода с изоляцией на синтетических лаках.

Наиболее широко распространены круглые эмалированные провода следующих марок:

— для работы при температуре +1050С – ПЭВ–1 к ПЭВ–2 с эмалевым высокопрочным покрытием (утолщенным для ПЭВ–2) из лака ВЛ–931;

Электротехнические материалы, применяемые в силовых трансформаторах

... снизить вес и стоимость аппаратуры. Устройство трансформатора Трансформатор состоит из сердечника, набранного из пластин трансформаторной стали толщиной 0,35 - 0,5 мм встык без ... реферате. Пример расчета силового трансформатора. Назначение Силовой трансформатор предназначен для преобразования одного переменного напряжения, например напряжения сети, в другое переменное напряжение той же частоты. ...

— для работы при температуре +1200С – ПЭВТЛ–1 и ПЭВТЛ–2 с эмалевым высокопрочным покрытием на основе полиуретанового лака с утолщенным слоем для ПЭВТЛ–2;

— для работы при температуре +1300С – ПЭТВ с эмалевым покрытием из полиэфирного лака. Провода ПЭВ–2 и ПЭВТЛ–2 применяют при напряжении больше 500 В.

Однофазный трансформатор

Рис.4 Электромагнитная (а) и принципиальная (б) схема трансформатора

витков) подключают к внешнему источнику переменного напряжения и называют первичной обмоткой.

Если вторичную обмотку трансформатора соединить с при­емником электрической энергии, то под действием Э. Д.С. этой обмотки во вторичной цепи трансформатора возникнет ток. Та­ким образом, электрическая энергия с помощью переменного магнитного поля передается из первичной цепи трансформатора во вторичную.

Представим себе вначале, что первичная обмотка подключена к источнику переменного напряжения ,а цепь вторичной обмотки разомкнута (рис.5).

Рис.5 Схема включения в сеть трансформатора, работающего в режиме холостого хода

холостого хода

Переменный ток пер­вичной обмотки — ток хо­лостого хода — возбу­ждает переменное магнит­ное поле в сердечнике трансформатора. Обе обмотки трансфор­матора пронизываются од­ним и тем же магнитным потоком, поэтому мгновенные Э. Д.С. отдельных витков бу­дут равны между собой, а общая Э. Д.С. какой-либо обмотки, состоящей из последовательно соединенных витков, будет определяться выражением

Таким образом, Э. Д.С. первичной обмотки будет равна

а Э. Д.С вторичной обмотки

где

Отсюда следует, что

Отношение величин Э. Д.С. обмоток трансформатора, равное отношению чисел витков этих обмоток, называется коэффициен­том трансформации (К).

Важная особенность трансформатора с замкнутым сердеч­ником заключается в том, что при отсутствии тока в цепи вто­ричной обмотки ток в его первичной обмотке (ток холостого хода) очень мал. Величина тока холостого хода, как показывают измерения, в 15—20 раз меньше величины тока первичной об­мотки трансформатора при его полной нагрузке.

Небольшой ток холостого хода создает весьма незначитель­ное падение напряжения в сопротивлении , первичной об­мотки: его величина не превышает 0,5% от величины приложен­ного напряжения . Возникает вопрос: чем же тогда уравно­вешена основная часть приложенного напряжения? Эта часть напряжения уравновешена Э. Д.С. первичной обмотки. Поэтому, пренебрегая незначительным падением напряжения в первичной обмотке при холостом ходе трансформатора, можно считать, что

Если напряжение, приложенное к первичной обмотке, изме­няется во времени по синусоидальному закону, то уравнове­шивающая его Э. Д. С. первичной обмотки будет также изменять­ся по синусоидальному закону:

Э. Д.С. вторичной обмотки создается тем же магнитным по­током, что и Э. Д.С. первичной обмотки. Поэтому

,

Следовательно, коэффициент трансформации приближенно может быть определен отношением величин напряжений на за­жимах первичной и вторичной обмоток трансформатора при хо­лостом ходе. Подбирая число витков вторичной обмотки, можно при заданном первичном напряжении получить желаемую вели­чину напряжения на зажимах вторичной обмотки.

Если число витков вторичной обмотки больше числа вит­ков первичной, то трансформатор служит в качестве повы­шающего. При обратном соотношении витков трансформатор является понижающим.

подключении нагрузки

Рис. 6 Схема включения в сеть трансформатора с нагрузкой

В ней под действием Э. Д.С. вторичной обмотки создается перемен­ный ток . Величина тока зависит от сопротивления нагрузки. Вторичную обмотку трансформатора можно рассматривать как новый (вторичный) источник переменного тока, не имеющий электрической связи с внешним (первичным) источником пита­ния. При передаче электрической энергии из первичной цепи трансформатора во вторичную неизбежно возникают потери. Распределение мощности и потерь в процессе этой передачи наглядно показывает диаграмма электрического баланса (рис.7.).

Рис.7 Энергетическая диаграмма трансформатора, В трансформатор поступает мощность Р1, а снимается с него мощность Р2, при этом:

Р1=Р2+П

В этой формуле П – суммарные потери мощности:

П=Пэл1+Пст+Пэл2,

где: Пст – потери в стали от гистерезиса и вихревых токов в перемагничиваемых ферромагнитных частях трансформатора;

Пэл1, Пэл2 – электрические потери, возникающие при прохождении тока по обмоткам трансформатора;

Коэффициентом полезного действия трансформатора называют отношение отдаваемой мощности Р2 к мощности Р1, поступающей в первичную обмотку:

Расчёт трансформатора

Напряжение питающей сети:

В

Частота питающей сети:

Гц

Напряжение первой вторичной обмотки:

В

Напряжение второй вторичной обмотки:

В

Ток в первой вторичной обмотки:

А

Ток во второй вторичной обмотки: Температура окружающей среды:

А

С